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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifmaschine, und genauer betrifft sie eine Schleifmaschine zum Bearbeiten von Schneidwerkzeugen.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Eine Schleifmaschine kann verwendet werden, um eine Oberfläche eines Werkstücks mit einem Schleifwerkzeug zu schleifen, und die meisten Schleifmaschinen schleifen ein Werkstück mit einer Schleifscheibe, die eine hohe Drehzahl hat. Jedoch wird im Stand der Technik viel Wärme während des Schleifprozesses erzeugt, daher kann es am beschliffenen Werkstück, an einem Bettkörper der Schleifmaschine und an einem Getriebeteil der Schleifmaschine zu wärmebedingten Verformungen kommen, worunter die Genauigkeit der Bearbeitung leidet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer fünfachsigen Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge. Die vorliegende Erfindung ändert den Aufbau des Bettkörpers und bedient sich eines symmetrischen Designs, um die Stabilität des Aufbaus zu verbessern und auf einfache Weise eine Fehlerkompensierung zu implementieren. Somit kann ein Bearbeitungsfehler verringert werden, die Genauigkeit der Bearbeitung, die Bearbeitungstechnik und die Effizienz der Bearbeitung werden verbessert, und die Standzeit der Schleifmaschine wird verlängert.
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Die vorliegende Erfindung bedient sich der folgenden technischen Lösungen, um das technische Problem zu lösen:
Einer fünfachsigen Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge, die eine Schleifmaschinenbasis und einen Ständer aufweist, der auf einer Seite der Schleifmaschinenbasis angeordnet ist, wobei eine obere horizontale Oberfläche der Basis kreisrund ist, der Ständer über einem Winkel von 180° entlang eines seitlichen Randes der Basis gekrümmt ist, ein Rinnenkörper auf der kreisrunden Basis mit einer gekrümmten vertikalen Platte am anderen Seitenrand umschlossen ist, und die Höhe der vertikalen Platte niedriger ist als die des Ständers.
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Vorzugsweise sind kreuzförmige Gleitbühnen symmetrisch auf einem Arbeitstisch der Basis angeordnet, wobei eine Klemmvorrichtung auf den Gleitbühnen vorgesehen ist. Außerdem ist eine Innenseite der vertikalen Platte, die verwendet wird, um den Rinnenkörper zu umschließen, eine geneigte Oberfläche, die vertikale Platte ist auf einer Außenseite des Außenrands der Basis vorgesehen, der Rinnenkörper wird von der geneigten Oberfläche, umschließenden Platten, die an zwei Enden der gekrümmten vertikalen Platte angeordnet sind, und der kreisförmigen Oberseite der Basis gebildet.
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Außerdem sind Gleitschienen vertikal auf einer Innenseite des Ständers angeordnet, die Gleitschienen sind mit einer Schleifscheibenkopfhalterung, die sich entlang der Gleitschienen bewegen kann, versehen, die Schleifscheibenkopfhalterung weist Torquemotoren auf, die vertikal vorgesehen sind, ein unterer Teil des Torquemotors ist mittels eines Lagers eines Drehtisches mit einer horizontal vorgesehenen Spindel verbunden, Schleifscheiben, die sich um eine Achse der Spindel drehen, sind symmetrisch an zwei Seiten der Spindel vorgesehen, die Schleifscheibenkopfhalterung weist ferner eine große, drehbare Riemenscheibe auf, die an einem oberen Teil der Schleifscheibenkopfhalterung vorgesehen ist, die große Riemenscheibe ist durch einen breiten Synchronriemen mit einer Spindel-Riemenscheibe verbunden, die Spindel-Riemenscheibe ist um eine Mitte der Spindel herum angeordnet, um die Spindel drehend anzutreiben, die beiden Spindelmotoren sind symmetrisch an zwei Enden einer Mittelwelle der großen Riemenscheibe angeordnet und die zwei symmetrischen Spindelmotoren werden zum synchron drehenden Antreiben der Mittelwelle der großen Riemenscheibe verwendet. Vorzugsweise ist die große Riemenscheibe durch einen schmalen Synchronriemen mit einer oberen kleinen Riemenscheibe verbunden, um die kleine Riemenscheibe drehend anzutreiben, und die kleine Riemenscheibe ist mit einer Drehwelle eines Encoders verbunden.
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Die erfindungsgemäße Schleifmaschine weist insgesamt einen symmetrischen Aufbau auf, daher ist ein Bearbeitungsfehler verringert, die Stabilität des Aufbaus ist verbessert, und die Fehlerkompensation kann auf einfache Weise implementiert werden. Insbesondere sind gemäß dem Aufbau der erfindungsgemäßen Schleifmaschine der gekrümmte Ständer und die Schleifscheibenkopfhalterung zusammen vorgesehen, wodurch die Befestigung der Schleifscheiben stabiler wird. Dagegen sind die vorgesehen Schienen zweckmäßig für eine freie Bewegung der Schleifscheiben für die Schneidwerkzeuge. Ferner werden die Schleifscheiben von den vertikalen Torquemotoren drehend angetrieben, daher kommt es nicht zu gegenseitigen Störungen der Schleifscheiben, des Ständers und anderer Teile, so dass die Schleifscheiben sich frei um 360 Grad drehen können. All diese Einrichtungen erweitern den Bearbeitungsbereich der Schleifmaschine und eignen sich zur Bearbeitung verschiedener Teile. Was das Design der Erfindung betrifft, so sind die Motoren zum drehenden Antreiben der Schleifscheiben oben an der Schleifmaschine vorgesehen, nicht unten an der Schleifmaschine, wie im Stand der Technik beschrieben ist, was den Arbeitsraum für die Schleifscheiben vergrößert, wodurch die Schleifscheiben sich frei drehen können. Gleichzeitig werden zwei Motoren verwendet, um die Schleifscheiben mittels eines Riemenantriebs drehend anzutreiben, daher ist die Antriebskraft der Schleifscheiben während des Bearbeitungsprozesses groß genug, um die verschiedenen Anforderungen an die Bearbeitungskraft zu erfüllen. Da zwei Motoren symmetrisch vorgesehen sind, ist ferner die Stabilität der Schleifmaschine verbessert, was insbesondere das Problem der Wärmeableitung und eines Bearbeitungsfehlers, der durch wärmebedingte Verformungen verursacht wird, löst und die Vibration der Schleifmaschine während der Bearbeitung verringert, wodurch auf einfache Weise eine Fehlerkompensierung implementiert werden kann und schließlich die Bearbeitung mit hoher Genauigkeit erreicht wird.
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Derzeit gibt es weder im Inland noch im Ausland eine Schleifmaschine mit Schleifscheiben, die sich frei um 360 Grad in Längsrichtung drehen können und die für einen Bearbeitungsprozess verwendet werden. Jedoch werden gemäß der erfindungsgemäßen fünfachsigen Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge hohle Torquemotoren verwendet, um die Schleifscheiben frei drehend anzutreiben, und die Spindelmotoren, die in Reihe verbunden sind, sind oben an den Torquemotoren spiegelsymmetrisch vorgesehen, Abtriebswellen der beiden Spindelmotoren drehen sich in der gleichen Richtung und treiben die Schleifscheiben mittels eines mittleren Riemens an, so dass diese sich um eine Mittellinie drehen. Somit wird ein vollkommen ausbalancierter Aufbau erhalten, welcher die Anforderungen an dynamische Merkmale der Schleifmaschine erfüllen kann und außerdem für gleichmäßige Temperaturfelder sorgt, auf einfache Weise einen Temperaturausgleich schafft und verformungsbedingte Fehler kompensiert. Die beiden vorgesehenen Spindelmotoren erhöhen die Ausgangsleistung und verbessern die Effizienz des Schleifens. Die Schleifscheiben können mittels der Schleifspindel so angetrieben werden, dass sie sich um ±360° drehen, daher sind die Bearbeitungstechnik und die Bearbeitungseffizienz verbessert, die Standzeit ist verlängert, der Bearbeitungsfehler ist reduziert, und ein Temperaturausgleich ist einfach. Die Standzeit der Schleifmaschine ist verlängert.
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Zusammengefasst ist die erfindungsgemäße fünfachsige Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge die erste fünfachsige Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge, in der eine Leitspindel und ein Linearmotor ausgetauscht werden können, und hat die folgenden Vorteile:
- 1. Der symmetrische Aufbau ist geeignet, um den Bearbeitungsfehler zu eliminieren, der durch wärmebedingte Verformungen bewirkt wird.
- 2. Der symmetrische Aufbau ist geeignet, die Stabilität des Aufbaus zu verbessern, er sorgt für gleichmäßige Temperturfelder und eine einfache Fehlerkompensierung.
- 3. Zwei Motoren werden in der Schleifscheibenkopfhalterung verwendet, der Antrieb von den beiden Motoren ist vollkommen symmetrisch, die Spindel der Schleifscheiben ist in der Lage, sich um 360° zu drehen.
- 4. Die Leistung der Bearbeitungstechnik ist gut, die Bearbeitungseffizienz und die Bearbeitungsgenauigkeit sind hoch.
- 5. Die Standzeit der Maschine ist verlängert, und die Bearbeitungskosten sind weiter verringert.
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Die vorliegenden Erfindung bedient sich eines Bettkörpers mit einer kreisrunden Basis, so dass ein Ausdehnungsverhältnis in allen Richtungen, das durch Wärme bedingt ist, angeglichen ist, und die wärmebedingte Verformung in allen Richtungen ebenfalls angeglichen ist. Während der Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere bei der Bearbeitung von Schneidwerkzeuge mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit, ist daher der Bearbeitungsfehler, der durch wärmebedingte Verformungen verursacht wird, viel kleiner als der von anderen Arten von Schleifmaschinen des Standes der Technik, gleichzeitig weist der Bettkörper mit der kreisrunden Basis eine gute Stabilität und Ausbalancierungsleistung auf.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN EICHNUNGSANSICHTEN
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1 ist eine perspektivische Aufbauskizze einer vollständig symmetrischen fünfachsigen Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine frontale Aufbauskizze der vollständig symmetrischen fünfachsigen Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine seitliche Aufbauskizze der vollständig symmetrischen fünfachsigen Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine schematische Draufsicht auf die vollständig symmetrische fünfachsige Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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5 ist eine Aufbauskizze im Querschnitt einer Schleifscheibenkopfhalterung der vollständig symmetrischen fünfachsigen Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wie in 1 bis 4 dargestellt ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine symmetrische fünfachsige Schleifmaschine für Schneidwerkzeuge geschaffen, die Schleifmaschine weist eine Schleifmaschinenbasis 2, einen Ständer 56, der an einer Seite der Schleifmaschine an der Schleifmaschinenbasis 2 angeordnet ist, auf. In 1 ist eine Oberfläche eines Arbeitstisches an einem oberen Abschnitt der Schleifmaschine 2 vorhanden, kreuzförmige Gleitbühnen sind an der Oberfläche des Arbeitstisches vorgesehen, und eine Klemmvorrichtung, die verwendet wird, um ein Schleifwerkstück zu halten, ist an den Gleitbühnen vorgesehen. In 2 sind Gleitschienen 4 an einer vertikalen Oberfläche einer Innenseite des Ständers 56 vorgesehen, auf den Gleitschienen 4 ist eine Schleifscheibenkopfhalterung 1 vorgesehen, die Schleifscheibenkopfhalterung kann an den Gleitschienen auf und ab gleiten und kann an einer Arbeitsposition stoppen, an der ein Werkstück gemäß den Bedürfnissen eines Anwenders bearbeitet werden muss. Insbesondere sind zwei Lagerböcke vertikal am Ständer angebaut, eine Leitspindel ist zwischen den beiden Lagerböcken vorgesehen, die verwendet werden, um zwei Enden der Leitspindel zu tragen. Eine Leitspindelmutter ist an der Leitspindel vorgesehen, die Leitspindel ist an der Schleifscheibenkopfhalterung vorgesehen, ein unteres Ende der Leitspindel ist mit einer Spiel lassenden Verbindung mit einem Servomotor verbunden, die Leitspindel wird mittels einer Drehung des Servomotors drehend angetrieben, die Leitspindelmutter wird mittels der Drehung der Leitspindel so angetrieben, dass sie sich entlang der Leitspindel bewegt, und dann wird die Schleifscheibenkopfhalterung durch die Leitspindelmutter so angetrieben, dass sie sich auf und ab bewegt.
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Wie in 5 dargestellt ist, weist die Schleifscheibenkopfhalterung 1 Torquemotoren 16 auf, die vertikal angeordnet sind, ein unterer Teil des Torquemotors 16 ist mit einer Spindel 21 verbunden, die mittels eines Lagers eines Drehtisches horizontal angeordnet ist. Zwei Seiten der Spindel 21 sind mit Schleifscheiben 23 verbunden, die sich um eine Achse der Spindel drehen können, die Schleifscheiben sind verschieden und können als eine Mehrzahl von Sätzen symmetrisch angeordnet werden, so dass sie verschiedene Anforderungen an die Schleifbearbeitung erfüllen. Außerdem weist die Schleifscheibenkopfhalterung 1 ferner eine große Riemenscheibe 9 auf, die an einem oberen Teil der Schleifscheibenkopfhalterung vorgesehen ist und von zwei Spindelmotoren 10 drehend angetrieben wird, die große Riemenscheibe 9 ist über einen breiten Synchronriemen 11 mit einer Spindel-Riemenscheibe 20 verbunden und die Spindel-Riemenscheibe 20 ist um eine Mitte der Spindel 21 herum angeordnet, so dass sie die Spindel 21 drehend antreibt. Vorzugsweise sind die beiden Spindelmotoren 10 symmetrisch an zwei Enden einer Mittelwelle der großen Riemenscheibe 9 angeordnet, die durch die symmetrisch angeordneten Spindelmotoren 10 symmetrisch drehend angetrieben werden kann. Insbesondere können die Spindelmotoren beispielsweise dauermagnetische Außenrotor-Wechselstromsynchronmotoren sein, die symmetrisch angeordnet sind, wobei Wicklungen der beiden dauermagnetischen Außenrotor-Wechselstromsynchronmotoren in Reihe so geschaltet sind, dass sie die Mittelwelle synchron drehend antreiben. Oder die Antriebsvorrichtungen, die an den beiden Enden der Mittelwelle angeordnet sind, können einen oberen Computer aufweisen, der verwendet wird, um aktuelle Positionsinformationen der beiden Enden der Mittelwelle zu vergleichen. Wenn der obere Computer bestimmt, dass eine Synchronabweichung der beiden Enden der Mittelwelle einen vorgegebenen Wert überschreitet, sendet der obere Computer einen Kompensierungsbefehl an sich drehende Teile an den beiden Enden der Mittelwelle, um Drehwinkel anzupassen, daher können die beiden Enden synchron angetrieben werden.
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Ferner ist die große Riemenscheibe 9 über einen schmalen Synchronriemen 8 mit einer oberen Riemenscheibe 7 verbunden, so dass die kleine Riemenscheibe 7 drehend angetrieben werden kann. Die kleine Riemenscheibe 7 ist auch mit einer Drehwelle eines Encoders 6 verbunden. Eine Motorhalterung 12, eine Motoranschlussplatte 13, eine obere Anschlussplatte 15, eine erste untere Anschlussplatte 17 und eine zweite untere Anschlussplatte 18, die in 5 dargestellt sind, sind Verbindungs- und Befestigungselemente. 5 zeigt außerdem eine Schleifscheibenwelle 22, die verwendet wird, um die Schleifscheiben mit der Schleifscheibenspindel zu verbinden, ein Kugelhals 14, der in 5 dargestellt ist, wird als Lager für die Spindel des Torquemotors verwendet, wobei der Kugelhals auch als Verbindungsteil zwischen den oberen und unteren Teilen verwendet werden kann.
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Ein Bettkörper der erfindungsgemäßen Schleifmaschine weist den Ständer, die Schleifmaschinenbasis, den Servomotor, die Spiel lassende Verbindung, die Leitspindel und Trägerplatten auf. Der Bettkörper der Schleifmaschine ist ein kreisförmiger Tisch mit gekrümmten Rändern und kann gleichmäßig belastet werden. Die Basis ist ein Kunststein mit Vibrationsdämpfungsvermögen, mit einer guten Vibrationsabsorbierung, einer guten Wärmestabilität und hoher Korrosionsbeständigkeit.
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Ferner kann die Leitspindel durch einen Linearmotor ersetzt werden. Daher können zwei Antriebsarten in der Schleifmaschine ausgetauscht werden, um die Anforderungen des Anwenders zu erfüllen. Der Linearmotor weist eine hohe Antriebsgenauigkeit auf und kann mit einem Gitterlineal verwendet werden, der Linearmotor ist ein vollständig geschlossener Regelkreis und weist eine hohe Erfassungsgenauigkeit auf, jedoch sind die Kosten für den Linearmotor hoch. Im Vergleich zu der Schleifmaschine, die den Linearmotor verwendet, weist die Schleifmaschine, die die Leitspindel und kein Gitterlineal verwendet, eine geringere Erfassungsgenauigkeit auf, die Leitspindel ist ein halb geschlossener Regelkreis, und die Kosten sind gering. Im Folgenden wir die Funktionsweise der Schleifmaschine, die die Leitspindel verwendet, beschrieben: der Servomotor ist mittels der Spiel lassenden Verbindung mit der Leitspindel verbunden, die Leitspindel wird durch die Drehung des Servomotors drehend angetrieben, und eine Trägerplatte (oder eine Gleitbühne) wird durch die Drehung der Leitspindel so angetrieben, dass sie sich bewegt. Im Folgenden wird die Funktionsweise der Schleifmaschine, die den Linearmotor verwendet, beschrieben: Das Gitterlineal ist ein Detektor und ist an der Basis (oder der Gleitbühne) angebaut, die Tägerplatte (oder die Gleitbühne) wird vom Linearmotor so angetrieben, dass sie sich bewegt, nachdem der Linearmotor mit einer Stromquelle verbunden worden ist, und die Trägerplatte (oder die Gleitbühne) treibt einen Lesekopf an, so dass sich dieser bewegt.
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Ein Bewegungsachse der Gleitbühne ist auf eine Bewegungsachse der Schleifscheibenkopfhalterung gerichtet, die Bewegungsachse der Gleitbühne und eine Achse einer Werkstückspindel können kollinear sein, um ein Werkstück symmetrisch zu bearbeiten, daher weist die Gleitbühne eine geringe Bewegungsdistanz und gute Stabilität auf.
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Außerdem weist die Schleifscheibenkopfhalterung insgesamt einen Encoder, die kleine Riemenscheibe, den schmalen Synchronriemen, die große Riemenscheibe, die Spindelmotoren, den breiten Synchronriemen, die Torquemotoren, das Lager des Drehtisches, die Spindel-Riemenscheibe und die Spindel auf.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schleifmaschine beschrieben.
- 1. Die beiden Spindelmotoren sind in Reihe verbunden, und es wird nur ein Controller verwendet, daher sind die Kosten reduziert.
- 2. Der Encoder ist ein Detektor und ist an einem oberen Ende eines Gehäuses des Spindelmotors angebaut, die große Riemenscheibe ist direkt an der Spindel des Spindelmotors befestigt, die kleine Riemenscheibe ist indirekt an der Welle des Encoders befestigt, die große Riemenscheibe und die kleine Riemenscheibe sind durch den schmalen Synchronriemen verbunden, die beiden Spindelmotoren sind mit einer Federverbindung verbunden und werden in Reihe gesteuert, so dass sie sich synchron drehen, dann wird der Encoder mittels des schmalen Synchronriemens drehend angetrieben, während sich die Spindelmotoren drehen
- 3. Die Spindel-Riemenscheibe ist an der Spindel befestigt, die große Riemenscheibe und die Spindel-Riemenscheibe sind durch den breiten Synchronriemen verbunden, und die Spindel wird durch die Drehung des Spindelmotors drehend angetrieben.
- 4. Die Schleifscheibenwellen sind auf beiden Seiten der Spindel angeordnet, die Schleifscheiben sind an den Schleifscheibenwellen befestigt, wenn die Spindel sich dreht, und eine Schneide wird durch die Schleifscheiben beschliffen.
- 5. Die Torquemotoren treiben die Spindel durch das Lager des Drehtisches an, so dass sie sich um 360 Grad drehen. Die Schleifscheibenkopfhalterung kann sich mittels der Leitspindel auf und ab bewegen, die Spindel kann sich während der Bewegung der Schleifscheibe ohne Störung frei um 360 Grad drehen.
- 6. Die große Riemenscheibe ist auf den Wellen der beiden Torquemotoren angebaut, die beiden Torquemotoren müssen synchron sein.
- 7. Der breite Synchronriemen verläuft durch die Mitte der Torquemotoren.
- 8. Die Schleifscheibenkopfhalterung ist über die Gleitschienen am Ständer angebaut, die Leitspindel wird durch die Schleifscheibenkopfhalterung mittels des Servomotors angetrieben, so dass sie sich auf und ab bewegt. Die kreuzförmige Gleitbühne wird durch die Kombination aus dem Motor und der Leitspindel (oder den Gleitschienen und dem Linearmotor) so angetrieben, dass sie sich entlang einer geraden Linie bewegt. Die Spindel des Werkstücks ist auf der Trägerplatte angebaut, es wird ein symmetrisches Design verwendet, und die Achse der Spindel des Werkstücks ist auf eine Achse der Schleifscheibenkopfhalterung gerichtet.
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Außerdem ist in Fig. und 4 die Schleifmaschine mit einer kreisförmigen Basis dargestellt. Die Oberseite der Basis 2 ist kreisförmig. Der über einen Winkel von 180° gekrümmte Ständer 56 ist entlang eines Seitenrands der Basis 2 vorgesehen, ein Rinnenkörper 63 an der kreisförmigen Basis wird von einer gekrümmten vertikalen Platte am anderen Seitenrand umschlossen, und die Höhe der vertikalen Platte ist geringer als die des Ständers. Die Innenseite der vertikalen Platte, die zum Umschließen des Rinnenkörpers 63 verwendet wird, ist eine geneigte Oberfläche 65, die vertikale Platte ist an einer Außenseite des Außenrandes der Basis vorgesehen. In 2 bilden die geneigte Oberfläche 65, umschließende Platten 66, die an zwei Enden der gekrümmten vertikalen Platte angeordnet sind, und die kreisförmige Oberseite der Basis den Rinnenkörper 3, der in der Lage ist, Kühlmedien aufzunehmen.
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Die vorliegenden Erfindung wurde in den obigen Beschreibungen mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen näher beschrieben, jedoch soll dies nicht so aufgefasst werden, als wären Implementierungen der vorliegenden Erfindung nur auf diese Beschreibungen beschränkt. Zahlreiche einfache Ableitungen oder Ersetzungen können ferner von einem Durchschnittsfachmann vorgenommen werden, ohne vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und diese Ableitungen oder Ersetzungen sind sämtlich als im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegend zu betrachten.
